Проблемы компоновки вычислительного комплекса Эльбрус3М1 в конструктиве Compact-PCI

1. Проблемы компоновки вычислительного комплекса Эльбрус3М1 в конструктиве Compact-PCI Московский Физико-Технический Институт ЗАО МЦСТ Шмаев Виктор Борисович 112 группа Научный руководитель: Каре Юлий Анатольевич

2. 1/10 Исходные требования • Формат: Compact PCI (6U+ возможный минимум по высоте) Образец конструктива Compact_PCI • Полная (максимальная) совместимость по прошивкам ПЛИС с комплексом Эльбрус3М1 • Большое количество интерфейсных разъёмов различных типов (Com x2, LPT, Mouse, Keyboard, USB x2, 2 PCI-mezzanine Cards, поддержка Compact PCI модулей, ATA x2, Floppy, LVDS)

3. 2/10 Проблемы проектирования комплекса: • Проблемы компоновки, ограничения на длину шины PCI; • Необходимость размещения большого количества интерфейсных разъёмов; • Выбор базовых конструктивных элементов с минимальными габаритами; • Обеспечение нормального температурного режима.

4. 3/10 Необходимость размещения большого количества компонентов комплекса в ограниченных конструктивных габаритах Проблема ограниченных габаритов • Формат ячеек Compact-PCI 160*233.35 мм приводит к необходимости разделения комплекса на две части. 160*233.4ммтолщина1.6 ± 0.2мм, 12 слоёв 330*304 мм, 16 слоёв

5. 4/10 Структурная схема комплекса

6. 5/10 Моделирование шины PCI Время распространения сигнала должно быть менее 10нс Предварительный расчёт, основанный на предварительной топологии, показал что максимальное время распространения составляет 8нс. Промоделированное время распространения 7.4нс Перекрёстные помехи составляют 500mV при пороге 800mV

7. 6/10 Проблема размещения разъёмов • Использование переходной платки для установки USB разъёмов вторым уровнем • Использование SCSI разъёма для вывода второстепенных интерфейсов • Трёхмерное моделирование и расчёт параметров в AutoCAD ( Необходимость вывести с системной ячейки на переднюю панель 2 USB, 2 PS/2, 2 COM, LPT + 2 Mezzanine Card )

8. 7/10 Выбор базовых конструктивных элементов с минимальными габаритами Переход на память MINIDIMM DDR2 Использование источников питания горизонтального типа Использование разъёмов для поверхностного монтажа

9. 8/10 Тепловыделение Около 80% мощности выделяется процессорной ячейкой. Максимально возможное тепловыделение составляет 85Вт • Горизонтальное расположение модулей памяти • Использование низкопрофильных источников питания • Предусмотрена установка радиаторов на процессоры и ПЛИС. • Произведён расчёт необходимого воздушного потока • (0.5 м³/мин)

10. 9 /10 Ход проектирования и результаты моделирования Для получения толщины платы <1.8мм сокращено число слоёв до 12. Переход на проводники шириной 100мкм (зазор 150мкм). Выполнена трассировка печатных плат. Проведено моделирование целостности сигналов процессорных шин и сигналов DDR2: пер.помеха запас DDR2 Address : 257mV 400mV DDR2 Data : 320mV 330mV CPU-DCU : 318mv 480mV DCU-CPU : 460mV 340mV CPU-SCU : 140mV 660mV SCU-DCU : 132mV 668mV PCI : 500mV 300mV +

11. 10/10 Заключение В результате проделанной работы: • Спроектирована структурная схема комплекса • Выбраны конструктивные элементы комплекса • Проведено моделирование и анализ на целостность сигналов • Создана принципиальные электрические схемы модулей комплекса • Спроектированы печатные платы модулей • Спроектированы механические элементы комплекса • В данный момент платы комплекса находятся в производстве

12. Ваши вопросы?